CN211715134U - 水刀切割破除岩石装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水刀切割破除岩石装置。包括挖掘机底座、驾驶室和动力室；底座的结构为履带旋转盘式，履带负责带动机身移动，旋转盘可使机身360°旋转，还包括控制系统、机械臂、铲叉和宝石喷嘴；动力室设有水刀动力系统；水刀动力系统包括带过滤器的水箱、储液蓄能器、控制器、液压机构和增压器。本实用新型的装置水切割环保无污染、不产生有毒气体及粉尘；无高分贝噪音(不超过90dB)；可加工各种高硬度的材料；可一次完成钻孔、切割、成型工作；生产成本低；自动化程度高；属于冷态切割，切割产生的热量被切割水冷却；既能进行切割也能进行岩石搬运，切割搬运轮流工作，提高效率；基坑积水能有效利用，节能减材。

Description

水刀切割破除岩石装置

技术领域

本实用新型涉及石方破碎机械技术领域，具体是指一种水刀切割破除岩石装置。

背景技术

水切割也称水射流切割或水刀切割。高压水射流切割是一种特殊的加工方法。它利用增压器将水加压，达到10MPa一400MPa甚至更高的压力。水获得压力能，再从细小的宝石喷嘴喷射而出，将压力能转换为动能，从而形成高速射流。切割正是利用这种高速射流的动能对工件的冲击破坏作用，达到切断、成形的目的。

优点：环保无污染、不产生有毒气体及粉尘；无高分贝噪音(不超过90dB)；可加工各种高硬度的材料；可一次完成钻孔、切割、成型工作；生产成本低；自动化程度高；属于冷态切割。

高压水刀可切割材料厚度视材料本身的硬度和宝石切割嘴的行程而定，比如切割石材，水刀最多可以切割5m厚，而切割钢板大约在100mm厚，在混合钢砂的情况下，可以穿透并切割300mm厚度的不锈钢钢板。

鉴于目前广泛使用的基坑岩石破除技术-----液压破碎锤岩石破除存在一定的缺陷，其耗时长、易产生碎屑伤人和粉尘污染、噪声大影响环境、成本高。炸药爆破破坏性大、危险性高、灰尘大、不易控制、噪音高。静态爆破操作复杂等，另其他岩石破除技术与方法都存在一定的局限性，所以综合各种因素，水刀切割破除当是未来基坑岩石破除的新手段新技术。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供了一种水刀切割破除岩石装置，应用到超高压水刀切割技术原理进行岩石破除。

为实现上述目的，本实用新型提供的水刀切割破除岩石装置，包括挖掘机底座、驾驶室和动力室；所述底座的结构为履带旋转盘式，所述履带负责带动机身移动，旋转盘可使机身360°旋转，其特征在于：还包括控制系统、机械臂、铲叉和宝石喷嘴；

所述动力室设有水刀动力系统；所述水刀动力系统包括带过滤器的水箱、储液蓄能器、控制器、液压机构和增压器；所述过滤器前端设置有抽水泵和引管，所述抽水泵通过引管与水箱相连接用以抽入基坑中的积水作为水切原料；

所述宝石喷嘴装置于机械臂端头保护套内，所述铲叉装置于机械臂前端；所述机械臂上设有用以控制铲叉移动和宝石喷嘴移动的液压管；所述液压管包括液压管上管和液压管下管；所述液压管上管控制机械臂前端从而控制铲叉运动，所述液压管下管将挖掘机控制铲斗液压管设置成控制宝石喷嘴液压管；将挖掘机控制铲斗的平面角度转换成空间角度，在机械臂作用下宝石喷嘴可在空间任意位置移动以切割任意位置岩石；

所述机械臂前端设有进砂装置和储砂罐设置；所述机械臂上还设有与宝石喷嘴相连接的高压水管和进砂管，所述高压水管用以为宝石喷嘴提供高压高速水束；所述进砂管与宝石喷嘴的上部相连，高压水管和进砂管相配合用以为宝石喷嘴提供钢砂混合高压水束形成的混砂水箭，使得切割速度和切割深度更加明显；

所述控制系统的控制元件装置于驾驶室内；所述控制元件协同控制宝石喷嘴与铲叉轮流工作，待宝石喷嘴切割一部分岩石后退回机械臂端头保护套内，后由铲叉将切块铲起清走以腾出工作面。

作为优选方案，还设有护筒；所述护筒固定于铲叉背面上部，所述铲叉上设置护筒固定件，所述护筒与铲叉背面、护筒固定件焊接固定使得铲叉和护筒为一整体；所述铲叉正面上部设置有连接件，所述连接件与机械臂前端通过螺纹钉固定连接；所述宝石喷嘴装置于护筒内。

进一步地，所述护筒内设有旋转球、旋转固定件、固定杆和宝石喷嘴固定件；

所述旋转球、旋转固定件、固定杆、宝石喷嘴固定件和液压管构成宝石喷嘴旋转移动系统；所述旋转球是由电力控制且其下部结构可随意旋转的构件，沿进砂管、高压水管线路布置电线后通电控制旋转球，使其沿空间角度任意旋转；

所述旋转固定件的上端与旋转球固定连接，旋转固定件的下端通过固定杆、宝石喷嘴固定件与宝石喷嘴进行牢固焊接，使得旋转球旋转时能带动宝石喷嘴进行旋转，而达到任意角度切除岩石的目的；

所述液压管与旋转球上部连接用以控制宝石喷嘴在护筒内伸缩运动；

所述护筒内还设有混砂管，所述宝石喷嘴内高压水管混合进砂管中的钢砂后，在混砂管内形成混砂高压水射流以切割岩面。

本实用新型的优点及有益效果如下：

本实用新型涉及石方破碎机械与技术，沿用水切割原理与水刀系统；利用水刀改装装置进行岩石切割破除；利用挖掘机原理与技术，对水刀车部分功能进行控制；利用铲车原理技术，对水切切块进行搬移。具体优点如下：

(1)水切割环保无污染、不产生有毒气体及粉尘；无高分贝噪音(不超过 90dB)；可加工各种高硬度的材料；可一次完成钻孔、切割、成型工作；生产成本低；自动化程度高；属于冷态切割，切割产生的热量被切割水冷却。

(2)既能进行切割也能进行岩石搬运，切割搬运轮流工作，提高效率。

(3)基坑积水能有效利用，节能减材。

附图说明

图1为现有技术水刀原系统图；

图2为本实用新型宝石喷嘴设置剖面图；

图3为本实用新型铲叉与宝石喷嘴设置正视图；

图4为本实用新型铲叉与宝石喷嘴设置俯视图；

图5为本实用新型铲叉与宝石喷嘴设置左视图；

图6为本实用新型机械臂左视图；

图7为本实用新型抽水泵基坑引管图；

图8为本实用新型模型截图。

图中：1、机械臂；1.1、机械臂前端；1.2、机械臂后端；2、铲叉；3、宝石喷嘴；4、液压管；5、过滤器；6、水箱；7、储液蓄能器；8、控制器；9、液压机构；10、增压器；11、抽水泵；12、高压水管；13、进砂管；14、护筒；15、护筒固定件；16、旋转球；17、旋转固定件；18、固定杆；19、宝石喷嘴固定件； 20、混砂管；21、高压水管和高压砂管附着区；22、过滤箱；23、抽水管；24、动力室；25、履带；26、阀；27、砂管；28、喷嘴；29、射流；30、工件。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地详细阐述。

如图所示的水刀切割破除岩石装置，应用水刀系统和挖掘机系统原有的结构进行改装处理，制成一架具有在基坑下任意移动、任意角度切割岩石、且能进行清理、移动切块的水刀车。

本实用新型的水刀切割破除岩石装置即水刀车，包括挖掘机底座、驾驶室和动力室；底座的结构为履带旋转盘式，履带负责带动机身移动，旋转盘可使机身 360°旋转，其特征在于：还包括控制系统、机械臂1、铲叉2和宝石喷嘴3；

动力室设有水刀动力系统；水刀动力系统包括带过滤器5的水箱6、储液蓄能器7、控制器8、液压机构9和增压器10；过滤器5前端设置有抽水泵11和引管，抽水泵11通过引管与水箱6相连接用以抽入基坑中的积水作为水切原料；

宝石喷嘴3装置于机械臂1端头保护套内，铲叉2装置于机械臂前端1.1；机械臂1上设有用以控制铲叉2移动和宝石喷嘴3移动的液压管4；液压管4包括液压管上管和液压管下管；液压管上管控制机械臂前端1.1从而控制铲叉2运动，液压管下管将挖掘机控制铲斗液压管设置成控制宝石喷嘴液压管；将挖掘机控制铲斗的平面角度转换成空间角度，在机械臂1作用下宝石喷嘴3可在空间任意位置移动以切割任意位置岩石；

机械臂前端1.1设有进砂装置和储砂罐设置；机械臂1上还设有与宝石喷嘴 3相连接的高压水管12和进砂管13，高压水管12用以为宝石喷嘴3提供高压高速水束；进砂管13与宝石喷嘴3的上部相连，高压水管12和进砂管13相配合用以为宝石喷嘴3提供钢砂混合高压水束形成的混砂水箭，使得切割速度和切割深度更加明显；

控制系统的控制元件装置于驾驶室内；控制元件协同控制宝石喷嘴3与铲叉 2轮流工作，待宝石喷嘴3切割一部分岩石后退回机械臂1端头保护套内，后由铲叉2将切块铲起清走以腾出工作面。

还设有护筒14；护筒14固定于铲叉2背面上部，铲叉2上设置护筒固定件 15，护筒14与铲叉2背面、护筒固定件15焊接固定使得铲叉2和护筒14为一整体；铲叉2正面上部设置有连接件，连接件与机械臂前端1.1通过螺纹钉固定连接；宝石喷嘴3装置于护筒14内。

护筒14内设有旋转球16、旋转固定件17、固定杆18和宝石喷嘴固定件19；旋转球16、旋转固定件17、固定杆18、宝石喷嘴固定件19和液压管4构成宝石喷嘴旋转移动系统；旋转球16是由电力控制且其下部结构可随意旋转的构件，沿进砂管13、高压水管12线路布置电线后通电控制旋转球16，使其沿空间角度任意旋转；旋转固定件17的上端与旋转球16固定连接，旋转固定件17的下端通过固定杆18、宝石喷嘴固定件19与宝石喷嘴3进行牢固焊接，使得旋转球16 旋转时能带动宝石喷嘴3进行旋转，而达到任意角度切除岩石的目的；液压管4 与旋转球16上部连接用以控制宝石喷嘴3在护筒14内伸缩运动；护筒14内还设有混砂管20，宝石喷嘴3内高压水管12混合进砂管13中的钢砂后，在混砂管 20内形成混砂高压水射流以切割岩面。

本实用新型的工作原理及工作过程如下：

上述底座结构为履带旋转盘式，沿用挖掘机或者破碎机底座原有形态与技术。履带负责带动机身移动，旋转盘可使机身360°旋转。

驾驶室与控制件沿用挖掘机驾驶室所具有的的空能与技术，同时，驾驶室内还需设置水刀机的控制元件。液压管中设置两道分流，一道控制铲叉，原理同挖掘机控制铲斗原理；另一道液压分流控制宝石喷嘴，原理同挖掘机控制铲斗原理，所不同的是需要将挖掘机控制铲斗的平面角度转换成空间角度，使得水刀宝石喷嘴能任意角度旋转，从而达到任意角度切割岩面的作用。

动力室沿用挖掘机原有形态与技术，外加水刀动力系统。

水刀动力系统沿用水刀原有技术，结构主要由：过滤器，水箱、水泵、储液蓄能器、控制器、液压机构以及增压器组成，但考虑的节能与基坑工作，基坑积水可循环利用，故在过滤器前端设置抽水泵，引管抽入基坑中的积水作为水切原料。

机械臂也称动力臂，沿用挖掘机或者破碎机机械臂原有技术与形态，其上附着控制铲叉移动和宝石喷嘴移动的液压管。此外还需附着与宝石喷嘴相连接的高压水管和砂管，为宝石喷嘴提供高压高速水束。

铲叉的形态与设置方式下文附图说明。铲叉与液压管的连接沿用挖掘机铲斗与液压管的连接模式。

宝石喷嘴设置于机械臂端头保护套内，高压水管提供切割动力，液压管提供旋转动力，并且在机械臂作用下可在空间任意位置移动，切割任意位置岩石。

宝石喷嘴上部与进砂管相连，进砂装置和储砂罐设置在机械臂前端。钢砂混合高压水束形成的混砂水箭具有更强的切割能力，使得切割速度和切割深度更加明显。

宝石喷嘴与铲叉轮流工作，宝石喷嘴切割一部分岩石后退回保护套，由铲叉将切块铲起清走，腾出工作面。

Claims (3)

1.一种水刀切割破除岩石装置，包括挖掘机底座、驾驶室和动力室；所述底座的结构为履带旋转盘式，所述履带负责带动机身移动，旋转盘可使机身360°旋转，其特征在于：还包括控制系统、机械臂(1)、铲叉(2)和宝石喷嘴(3)；

所述动力室设有水刀动力系统；所述水刀动力系统包括带过滤器(5)的水箱(6)、储液蓄能器(7)、控制器(8)、液压机构(9)和增压器(10)；所述过滤器(5)前端设置有抽水泵(11)和引管，所述抽水泵(11)通过引管与水箱(6)相连接用以抽入基坑中的积水作为水切原料；

所述宝石喷嘴(3)装置于机械臂(1)端头保护套内，所述铲叉(2)装置于机械臂前端(1.1)；所述机械臂(1)上设有用以控制铲叉(2)移动和宝石喷嘴(3)移动的液压管(4)；所述液压管(4)包括液压管上管和液压管下管；所述液压管上管控制机械臂前端(1.1)从而控制铲叉(2)运动，所述液压管下管将挖掘机控制铲斗液压管设置成控制宝石喷嘴液压管；将挖掘机控制铲斗的平面角度转换成空间角度，在机械臂(1)作用下宝石喷嘴(3)可在空间任意位置移动以切割任意位置岩石；

所述机械臂前端(1.1)设有进砂装置和储砂罐设置；所述机械臂(1)上还设有与宝石喷嘴(3)相连接的高压水管(12)和进砂管(13)，所述高压水管(12)用以为宝石喷嘴(3)提供高压高速水束；所述进砂管(13)与宝石喷嘴(3)的上部相连，高压水管(12)和进砂管(13)相配合用以为宝石喷嘴(3)提供钢砂混合高压水束形成的混砂水箭，使得切割速度和切割深度更加明显；

所述控制系统的控制元件装置于驾驶室内；所述控制元件协同控制宝石喷嘴(3)与铲叉(2)轮流工作，待宝石喷嘴(3)切割一部分岩石后退回机械臂(1)端头保护套内，后由铲叉(2)将切块铲起清走以腾出工作面。

2.根据权利要求1所述的水刀切割破除岩石装置，其特征在于：还设有护筒(14)；所述护筒(14)固定于铲叉(2)背面上部，所述铲叉(2)上设置护筒固定件(15)，所述护筒(14)与铲叉(2)背面、护筒固定件(15)焊接固定使得铲叉(2)和护筒(14)为一整体；所述铲叉(2)正面上部设置有连接件，所述连接件与机械臂前端(1.1)通过螺纹钉固定连接；所述宝石喷嘴(3)装置于护筒(14)内。

3.根据权利要求2所述的水刀切割破除岩石装置，其特征在于：所述护筒(14)内设有旋转球(16)、旋转固定件(17)、固定杆(18)和宝石喷嘴固定件(19)；

所述旋转球(16)、旋转固定件(17)、固定杆(18)、宝石喷嘴固定件(19)和液压管(4)构成宝石喷嘴旋转移动系统；所述旋转球(16)是由电力控制且其下部结构可随意旋转的构件，沿进砂管(13)、高压水管(12)线路布置电线后通电控制旋转球(16)，使其沿空间角度任意旋转；

所述旋转固定件(17)的上端与旋转球(16)固定连接，旋转固定件(17)的下端通过固定杆(18)、宝石喷嘴固定件(19)与宝石喷嘴(3)进行牢固焊接，使得旋转球(16)旋转时能带动宝石喷嘴(3)进行旋转，而达到任意角度切除岩石的目的；

所述液压管(4)与旋转球(16)上部连接用以控制宝石喷嘴(3)在护筒(14)内伸缩运动；

所述护筒(14)内还设有混砂管(20)，所述宝石喷嘴(3)内高压水管(12)混合进砂管(13)中的钢砂后，在混砂管(20)内形成混砂高压水射流以切割岩面。

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